Image
29.7.2019 8 Comments

Test fotovoltického panela za jasného aj zamračeného počasia, čistého aj zaprášeného

Využitie solárnej energie je jeden z kľúčových energetických a zároveň ekologických trendov, preto sa tejto téme budeme venovať nielen z energetického, ale aj z technologického pohľadu. Začneme najdôležitejším komponentom – fotovoltickým panelom. Test panela je podrobne zdokumentovaný vo videu.

Na testovanie som mal k dispozícii fotovoltický panel AC-270P/156-60S od nemeckého výrobcu Axitec. Aby som bol presný, je to 60-článkový polykryštalický modul. Povrch panela tvorí tvrdené sklo s nízkym odrazom, hrubé 3,2 mm. Pod ním je 60 článkov s rozmermi 156 mm × 156 mm (6“).

Detail štruktúry článkov panela

Zo spodnej strany panela je kompozitná fólia. Tieto panely montuje ZSE svojim zákazníkom. Panel je schopný dodať maximálny príkon 270 W. Účinnosť panela je 18,6 %. K dispozícii som mal aj optimizér SolarEdge, ale keďže som nemal centrálny invertor systému SolarEdge, pretože ten potrebuje 8 panelov zapojenýchdo série, invertor poslúžil len na otestovanie, že ak je pripojený k panelu, ale nie je pripojený k centrálnemu invertoru, na výstupe má len takzvané sčítacie napätie 1 V. Sčítacie preto, lebo stačí odmerať napätie sériového reťazca panelov s optimizérmi, a koľko nameriate voltov, toľko je v reťazci panelov. 

Fotovoltický panel je dlhodobá investícia, preto je dôležitá jeho garantovaná životnosť.Väčšina výrobcov garantuje počas prvých 10 rokov výkon panela vyšší než 90 %  a v intervale 15 – 25 rokov výkon vyšší než 80 %. Renomovaní značkoví výrobcovia, ako napríklad Axitec, garantujú 90 % nominálneho výkonu počas 15 rokov a 85 % počas 25 rokov.    

Testoval som na severe Slovenska v Ružomberku 1. – 2. 6. Bolo polojasno, pričom na meranie som mal aj pomerne dlhé úseky, keď slnko nebolo zatienené žiadnymi mrakmi. Ako záťaž pre panel som použil tri halogénové žiarovky 12 V / 50 W, zapojené do série. Takéto zapojenie má pri 36 V odber 150 W. Vzhľadom na avizovaných 270 W panela by sa záťaž mohla zdať poddimenzovaná, ale na moje účely bola postačujúca. Znalci vlastností fotovoltických technológií určite pri zmienke o záťaži tvorenej žiarovkami zdvihli obočie a majú pravdu. Fotovoltické články majú v závislosti od svetelnej intenzity a teploty panela veľmi premenlivú impedanciu, a tak s fixným odporom záťaže nemožno z panela získať maximálnu možnú energiu. Prezentované namerané údaje preto berte v relatívnom ponímaní, napríklad na porovnanie, o koľko percent sa zníži výkon panela, ak je zaprášený, a takisto na podčiarknutie dôležitosti optimizérov a invertorov s technológiou MPTT (Maximum Power Point Tracking). Aby ste mali predstavu o závislosti dodávaného výkonu od intenzity slnečného žiarenia, výrobca pre panel AC-270P/156-60S udáva tieto hodnoty:

Intenzita žiarenia

Prúd Ipp

Napätie Upp

Výkon

200 W/m2

1,7 A

30,10 V 

51,2 W

400 W/m2

3,42 A

30,15 V 

103,1 W

600 W/m2

5,41 A

30,52 V 

165,1 W

800 W/m2

6,82 A

30,86 V 

210,5 W

1 000 W/m2

8,43 A

30,90 V 

260,5 W

Porovnanie napätia a prúdu v rôznych časoch slnečného dňa

Výkon dodávaný panelom je ovplyvnený intenzitou slnečného žiarenia a v prípade, ak čokoľvek vrhá v určitú dennú dobu na panel tieň, znižuje sa jeho výkon, a to v mnohých prípadoch dosť podstatne. Články panela sú totiž zapojené do sériových reťazcov a výkon, ktorý je takýto reťazec schopný dodať, závisí od najviac zatieneného článku. Takže panel, ktorý má zatienenú 1/8 plochy, môže v niektorých prípadoch dodať 65 – 70 % výkonu a pri inom spôsobe zatienenia menej ako 1 % nominálneho výkonu.

Zatienenie je simulované prikrytím panela kancelárskym papierom

Výkon panela najviac ovplyvňuje pásik tieňa kolmý na dlhšiu stranu panela, a to bez ohľadu na to, kde sa nachádza. Najmenej ovplyvňuje výkon pásik tieňa vrhaný rovnobežne s dlhšou stranou. Názorne to ukazuje sprievodné video.

Po zaprášení panela približne tak, ako by bol zaprášený, keby bol inštalovaný v blízkosti poľa, na ktorom bola žatva, klesol pri teste výkon dodávaný do testovacej záťaže tvorenej žiarovkami zo 143 W na 134 W, teda o necelých 7 %. Vo veľkých solárnych elektrárňach je to signifikantný pokles, takže riešia spôsoby, ako znečistené panely vyčistiť. Pri paneloch pre rodinné domy vám zrejme kompenzácia takéhoto poklesu výkonu nebude stáť za náklady, ktoré by ste vynaložili za technológie, a čas na vyčistenie panelov.

Fotovoltické panely sú zapojené do série a solárny panel, ktorý produkuje najmenej energie, ovplyvňuje zvyšok výkonu reťazca. Z toho vyplýva, že ak máte plochú, mierne zošikmenú strechu, orientovanú v smere východ – západ, prípadne sedlovú strechu s rôznou orientáciou, na optimálne využitie nainštalovaných fotovoltických panelov na obidvoch stranách sedlovej strechy budete potrebovať invertor s dvoma trackermi MPP. Problém je v tom, že k trackeru MPP musíte mať pripojený určitý minimálny počet panelov, napríklad 8. V domácnostiach sa často stáva, že nie je dosiahnutý minimálny počet panelov, ktoré musia byť pripojené k trackeru MPP. V prípade, ak v určitú dennú dobu na niektoré panely vrhajú tiene stromy, susedné budovy a podobne, vám nepomôžu ani dva trackery MPP. Riešením je pripojiť ku každému solárnemu panelu zariadenie nazývané optimizér.

Optimizér má kratšie káble s konektormi na pripojenie panela, pomocou dlhších káblov sa zapája viac panelov s optimizérmi do série

Z hľadiska princípu je to DC/DC menič s trackerom MPP. Účinnosť meniča je 99,5 %. Optimizér sa vstupnými konektormi pripojí na kladný a záporný pól panela. Výstupné káble optimizéra sa zapoja do série a pripoja k centrálnemu invertoru SolarEdge. V takomto zapojení každý panel v reťazci funguje optimálne a panel, ktorý produkuje najmenej energie, už neovplyvňuje zvyšok výkonu reťazca. Aj pri rovnomernom osvetlení všetkých panelov v reťazci sa vyprodukuje v priemere o 2 % viac energie, pretože optimizéry eliminujú tolerancie parametrov jednotlivých panelov. Pri paneloch na sedlovej streche je solárny systém s optimizérmi schopný dodať v priemere o 25 % viac energie.

Parametre optimizéra

Zapojenie s optimizérmi je aj oveľa bezpečnejšie. Na konektoroch panela osvetleného slnkom je napätie viac ako 30 V a do záťaže je panel schopný dodať prúd niekoľko ampérov v závislosti od intenzity slnečného svetla. Ak je takto do série zapojených osem panelov, výstupné jednosmerné napätie je 240 V, prípadne aj vyššie. Naproti tomu, ak je k panelu pripojený optimizér, ktorý nie je pripojený k centrálnemu invertoru SolarEdge, na výstupných konektoroch optimizéra je napätie 1 V. Je to preto, aby mohli servisní technici merať, či všetky panely s optimizérmi fungujú. Na ôsmich sériovo zapojených paneloch s optimizérmi namerajú napätie 8 V. Toto napätie je úplne bezpečné. Po pripojení reťazca panelov s optimizérmi k centrálnemu invertoru SolarEdge sa začne po kábloch, ktoré zároveň vedú jednosmerný prúd, komunikácia invertora s optimizérmi a optimizéry začnú dodávať adekvátne napätie. Ak sa komunikácia s invertorom z rôznych príčin preruší, na výstupoch optimizérov je len jednosmerné výstupné napätie 1 V. Ocenia to nielen servisní technici pri montáži a údržbe, ale aj požiarnici pri zásahu. 

Pri montáži sa z každého optimizéra načíta QR kód, prípadne sa z jeho zadnej strany odlepí nálepka, ktorá sa nalepí do formulára znázorňujúceho konfiguráciu panelov. Tieto QR kódy sa potom pri softvérovej konfigurácii zadajú do systému, takže každý optimizér má v konfigurácii určenú polohu zodpovedajúcu polohe panela. Možnosť komunikácie s invertormi umožňuje získať prevádzkové a diagnostické údaje z každého panela, ktoré možno zobraziť na webovom portáli alebo v aplikácii. To umožňuje jednoducho lokalizovať prípadné poruchy. 

Optimizéry znižujú všetky typy strát spôsobené nesúladom panelov - od výrobnej tolerancie až po čiastočné tienenie. Umožňujú monitorovanie na úrovni panelov. Poskytujú maximálnu bezpečnosť pre technikov, pokrývačov či hasičov, pretože sa dajú uviesť do stavu, keď na výstupe generujú len napätie 1 V.

V recenziách IT zariadení a produktov spotrebnej elektroniky nebýva zvykom vysvetľovať význam technických parametrov, toto je však naša prvá recenzia fotovoltického panela, takže parameter Pmpp je menovitý výkon, Umpp je menovité napätie, Impp menovitý prúd. Uoc je napätie naprázdno, Isc je prúd nakrátko. 

Technické parametre: Pmpp 270 W (+4.9 Wp), Umpp 31,12 V, Impp 8,71 A, Uoc: 38,21 V, Isc: 9,25 A, rozmery: 1640 × 992 × 35 mm, hmotnosť 18 kg

Zobrazit Galériu

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Ako na to

Ako kompletne zálohovať Windows 10 na iný disk

04.09.2019 11:47

Vážne poškodenie systému Windows, ktoré je nutné riešiť novou inštaláciou, je pre mnohých ľudí mimoriadne nepríjemná záležitosť. Najmä ak máte systém výrazne nastavený pre svoje potreby a používate mn ...

Ako na to

Ako si na Windows uložiť konkrétne hľadanie súboru

04.09.2019 11:39

Vyhľadávanie v rámci systém Windows je dobre známou a používanou funkciou, ktorá umožňuje hľadať nielen medzi názvami súborov a ich vlastnosťami (napríklad príponou, časom vytvorenia či zmeny), ale aj ...

Ako na to

Ako zadarmo spájať a rozdeľovať PDF súbory?

04.09.2019 11:25

Potrebujete často rozdeľovať alebo zlučovať PDF súbory a nechce sa vám platiť za pokročilé programy ako Adobe Acrobat či PhantomPDF? Ide to aj celkom zadarmo. Aj keď podobné služby ponúka aj mnoho we ...

q

8 Comments

  1. Trochu mimo praxe reakcia na: Test fotovoltického panelu za jasného aj zamračeného počasia, čistého aj zaprášeného
    29.7.2019 09:07
    Vacsina domacich solarnych elektrarni bez dodavky do siete pouziva v stringu 3 seriove panely. Potom max. napatie sa pohybuje okolo 120V DC. Stringy sa spajaju paralelne potom je aj mensia citlivost na zatienenie. Standartne su dnes panely s vykonom 300Wp za rozumnu cenu.
    Co sa tyka efektivity systemu mam instalovany vykon 1800Wp - dva stringy orientacia JJV a JZZ, baterie cca 10kWh (LiFe) a od aprila do konca septembra nie som pripojeny na distribucnu siet. Mesacna vyroba sa pohybuje medzi 120 - 180kWh, podla toho ako casto bezi umyvacka a pracka.
    Mam to ako hobby, takze ekonomicka navratnost nebola primarny ciel. Obstaravica cena ak nepocitam vlastnu pracu cca 5500€.
    Reagovať
    • RE: Trochu mimo praxe reakcia na: Trochu mimo praxe
      2.8.2019 16:08
      Ja na rodinnom mesacne platim elektrinu 70 euro, mam homeoffice, bezia mi standardne 3 severy a 4 pocitace plus domace spotrebice.
      Ked som to prepocital na tu tvoju instalaciu, navratnost 13 rokov ... takze to je stale nepouzitelne. Mam na dome pripravu na solar, ale cakam kedy sa to financne oplati, zatial vobec nie. Pokial nebude ucinnost solaru nad 30%, nema to vyznam. viac mi usetri inteligentne ovladanie svetla ako solarne panely.
      Reagovať
    • RE: Trochu mimo praxe reakcia na: Trochu mimo praxe
      29.7.2019 15:07
      len bateria takej kapacity stoji cca 4000 eur. Dal by sa nejaky link - tiez rozmyslam....
      Reagovať
  2. Kde je zaver, tabulka porovnania z nadpisu??? reakcia na: Test fotovoltického panelu za jasného aj zamračeného počasia, čistého aj zaprášeného
    29.7.2019 01:07
    Kde je zaver, tabulka porovnania z nadpisu???
    Reagovať
  3. Poučný článok reakcia na: Test fotovoltického panelu za jasného aj zamračeného počasia, čistého aj zaprášeného
    7.6.2019 07:06
    doplnil by som prepočítaný jednotkový výkon na jeden m2: 270/1,64x0,99= 170W, čo je štandardná hodnota.
    t.j. ak by chcel niekto nahradiť jeden 400MW blok napr. JE, potreboval by plochu fotovoltických panelov min. 2 350 000 m2. Samozrejme za ideálnych slnečných podmienok; ak sa zohladní noc, oblačnosť, dážď počas dňa, potrebná účinná plocha panelov môže byť aj 3x tak velká.
    Takže zastavať takúto plochu panelmi na úkor lesov alebo polnohospodárskej pôdy je viac než neekologické.
    Snáď využitie Sahary by malo význam.
    Reagovať
    • RE: Poučný článok reakcia na: Poučný článok
      10.6.2019 18:06
      Ja doplnim k tomu este poznamku. Podotykam, ide o teoriu a je pravdou, ze to funguje len obmedzene. Ak mame pri dostavbe JE Mochovce dnes naklad na dostavbu cca 7mld eur a predpokladajme, ze jedna instalacia FV v hybridnom prevedeni s 10 kWh bateriou je v cene priblizne 10000 eur, postavili by sme za tych 7 mld eur cca 700 000 instalacii ( resp. cca 1/3 tohto poctu o 3-nasobnom vykone 30 kWh ) . Predpokladajme, ze na slovensku je 3800 obci a v nich je v kazdej priemerne 10 budov v sprave mesta - skoly , obecne urady a podobne, kde je povacsine denna prevadzka. Ak by sme teda tych 230 000 instalacii 30 kWh zasobnikov aj s generatormi ( panelmi na velkych strechach skol ) zadotovali tymi 7 mld , v kazdej obci by to bolo 60 instalacii, alebo inak, vo vsetkych obciach spolu by sa zrazu objavil zasobnik 230 000 x 30kWh energie aj so zdrojom. To je celkovo 6 900 000 kWh, resp. 6,9 TWh rocne naakumulovanej a vyrobenej energie , ktoru by nebolo treba vyrobit tymi dvomi energoblokmi Mochoviec ( ktore spolu vyrobia rocne 7 TWh ) . Za tie peniaze by sme mali 230 000 instalacii po cele krajine , mnozstvo pracovnych miest, rovomerne distribuovanych , ziadne vydieranie dodavatelom jadroveho paliva a ziadne problemy s jeho likvidaciou .
      Reagovať
      • RE: RE: Poučný článok reakcia na: RE: Poučný článok
        12.6.2019 19:06
        Ten vypocet ti kriva riadne na obe nohy. Vyhoda jadra je prave v tom, ze funguje za kazdych podmienok a je pomerne dobre regulovatelne. Slnko raz je, raz nieje. O zivotnosti menicov, panelov a baterii by bolo tiez dobre sa zmienit.

ACER_092019

Videá

SlovakiaTech 2019